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2022 年度 実績報告書

ワイドバンドギャップ金属酸窒化物のストイキオメトリ制御による高機能化

研究課題

研究課題/領域番号 18H02059
研究機関徳島大学

研究代表者

森賀 俊広  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (90239640)

研究分担者 中村 浩一  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (20284317)
大石 昌嗣  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (30593587)
村井 啓一郎  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (60335784)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
キーワード酸窒化物 / 光触媒 / フォトニックバンドギャップ / 基礎吸収端 / ブルー端 / レッド端
研究実績の概要

金属酸窒化物光触媒は、窒素の2p軌道のエネルギー準位が酸素より高いため、可視光領域の光を利用できることが知られている。しかしアニオン欠陥が多く生成し、これが再結合サイトとなり、光触媒活性が低下する。
フォトニック結晶は、可視光線の波長程度の周期を持つ構造で、光を照射するとフォトニックバンドギャップ(PBG)を形成し、PBGでは光の伝搬が禁止されるが、PBGの両端ではスローフォトン効果が発生する。光触媒の吸収端をPBGの端に合わせることで、スローフォトン効果により光吸収を向上させることができる。PBGの短波長側(ブルー端)は、PBGによる光吸収を阻害しない利点があるが、スローフォトン効果を受けた光は低誘電率材料に局在化しやすい傾向がある。一方、長波長側(レッド端)では、スローフォトン効果の影響を受けた光が高誘電体に局在する利点があるが、PBGによる光吸収が阻害される場合がある。
本研究では、粒径の異なるPMMAコロイド結晶テンプレートを用い、このテンプレートに金属酸窒化物前駆体を流し込み、乾燥、焼成、窒化条件を制御することで、細孔径の異なる逆オパール(IO)型β-TaON光触媒粉末を作製した。今回合成したIO β-TaON粉末は、UV-visによりPBG波長位置を測定することに成功した。また、PBG、ブルー端、レッド端がTaON光触媒の吸収端と一致する試料を用いて、水素発生量を比較した。
合成したIO TaON粉末は、PBGの波長位置を測定するのに十分な高次構造を有していた。フォトニック結晶の水素生成効果を比較すると、吸収端がブルー端に一致するTaONは、吸収端がレッド端に一致するTaONよりわずかに活性が高いことがわかった。しかし、吸収端とPBGが一致したTaONは、光吸収阻害効果により活性が大きく低下していた。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Effect of A-site deficiency on perovskite-type Mn4+-activated La5/3MgTaO6 red phosphor and green luminescence of the Mn2+ occupied six-coordinate site in Mg2LaTaO62023

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Nakanishi, Tomoya Onoe, Ryoto Morii, Kei-ichiro Murai, Toshihiro Moriga, Yutaka Kobayashi, Atsushi Sakaki and Shao-ju Shih
    • 雑誌名

      Journal of Solid State Chemistry

      巻: 319 ページ: 123780-123780

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2022.123780

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fabrication of transparent ITO/GTO bilayer diode thin films2023

    • 著者名/発表者名
      Chairul Sutan Imran, Atsushi Echimoto, Ryutaro Tazawa, Kei-ichiro Murai and Toshihiro Moriga
    • 雑誌名

      Modern Physics Letters. B

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1142/S0217984923400390

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Composite phosphor of a self-organized silica mixed YAG:Ce2023

    • 著者名/発表者名
      Masatsugu Oishi, Yuya Ohta, Tatsuki Sogabe, Toshihiro Moriga, Shao-Ju Shih,
    • 雑誌名

      Modern Physics Letters. B

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1142/s0217984923400249

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 可視光応答光触媒 フォトニック結晶2022

    • 著者名/発表者名
      森賀俊広、平山奈津美
    • 雑誌名

      セラミックス

      巻: 57 ページ: 313-316

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Effect of various flux on structure and luminescence of SrAl2O4:Eu2+ phosphor2023

    • 著者名/発表者名
      Yi-Ju Hsieh, Kei-ichiro Murai, Toshihiro Moriga, and Shao-Ju Shih
    • 学会等名
      Ninth International Forum on Advanced Technologies, Taipei, Taiwan
    • 国際学会
  • [学会発表] Blue edge enhancement in photocatalytic hydrogen production using TaON photonic crystals2023

    • 著者名/発表者名
      Taiki Maekawa, Yi-Syun Huang, Naoki Tateishi, Kei-ichiro Murai, Toshihiro Moriga and Geoffrey I.N. Waterhouse
    • 学会等名
      Ninth International Forum on Advanced Technologies, Taipei, Taiwan
    • 国際学会
  • [学会発表] Blue edge enhancement in photocatalytic hydrogen production using TaON photonic crystals2023

    • 著者名/発表者名
      Taiki Maekawa, Yi-Syun Huang, Naoki Tateishi, Kei-ichiro Murai, Toshihiro Moriga and Geoffrey I.N. Waterhouse
    • 学会等名
      International Materials Conclave (IMC-2023), Pune, India
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ペロブスカイト型Mn4+賦活La5/3MgTaO6 赤色蛍光体の発光に対するA サイト欠損の影響2023

    • 著者名/発表者名
      中西昭博,尾上 知也,森井 崚登,村井 啓一郎,森賀 俊広, 小林 裕,榊 篤史,施 劭儒
    • 学会等名
      (web会議)日本セラミックス協会2023年会
  • [学会発表] 新規 Mn4+賦活岩塩型 Li4-2xMg1+xW1-yO6:yMn4+赤色蛍光体の合成と特性評価2023

    • 著者名/発表者名
      尾上 知也,中西 昭博,殿谷 友輔,村井 啓一郎,森賀 俊広
    • 学会等名
      (web会議)日本セラミックス協会2023年会
  • [学会発表] フォトニック結晶構造を持つシンチレータ材料の発光特性評価2023

    • 著者名/発表者名
      辻 和磨,早川梨乃,土井結菜,村井 啓一郎,森賀 俊広
    • 学会等名
      (web会議)日本セラミックス協会2023年会
  • [学会発表] 可視光応答型Ta3N5フォトニック結晶の光触媒特性評価2022

    • 著者名/発表者名
      立石直希,前川泰輝,村井啓一郎,森賀俊広
    • 学会等名
      第28回ヤングセラミストミーティングin中四国,松山
  • [学会発表] Ca1.4Ba0.6Si5O3N6:Eu2+蛍光体の単一相合成とCe3+共賦活による発光特性の制御2022

    • 著者名/発表者名
      殿谷友輔,今村迅,森井崚人,尾上知也,中西昭博,村井啓一郎,森賀俊広
    • 学会等名
      第28回ヤングセラミストミーティングin中四国,松山
  • [学会発表] NH4HCO3 とNH4OH の2 種類の共沈剤を用いたプロトン伝導体BaZr1-xYxO3-δ の作製2022

    • 著者名/発表者名
      名川 裕介,豊栖 創,乾 祐太,村 井 啓一郎,森賀 俊広,森 昌史,松田 マリック隆磨
    • 学会等名
      第35回日本セラミックス協会秋季シンポジウム,徳島
  • [学会発表] SiO2 フォトニック結晶によるGdTaO4:Ln3+ (Ln=Eu and Tb)シンチレーターからの発光増強効果2022

    • 著者名/発表者名
      尾上 知也,殿谷 友輔,今 村 迅,森井 崚登,中西 昭博,村井 啓一郎,森賀 俊広,Yehonadav BEKENSTEIN
    • 学会等名
      第35回日本セラミックス協会秋季シンポジウム,徳島
  • [学会発表] Luminescencecharacteristicsof Ce3+ and Ce3+/Eu2+ co-doped Ca1.4Ba0.6Si5O3N6 phosphors for application in wLED2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Onoe, Ryoto Mori-i, Kei-ichiro Murai and Toshihiro Moriga
    • 学会等名
      3rd International Conference on Nanomaterials and Advanced Composites (NAC 2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Enhanced quantum efficiency of silica mixed composite red phosphor CaAlSiN3:Eu2022

    • 著者名/発表者名
      Masatsugu Oishi, Tatsuki Sogabe, Koji Ohara, Toshihiro Moriga and Shao-Ju Shih
    • 学会等名
      3rd International Conference on Nanomaterials and Advanced Composites (NAC 2022)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Effect of A-site deficiency on perovskite-type Mn4+-activated La5/3MgTaO6 red phosphor and green luminescence of Mn2+ occupied in Mg2LaTaO62022

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Nakanishi, Ryoto Morii, Tomoya Onoe, Kei-ichiro Murai, Toshihiro Moriga, Yutaka Kobayashi, Atsushi Sakaki and Shao-Ju Shih
    • 学会等名
      3rd International Conference on Nanomaterials and Advanced Composites (NAC 2022)
    • 国際学会
  • [産業財産権] ペロブスカイト酸化物の製造方法、ペロブスカイト酸化物前駆体の製造方法、燃料電池の製造方法2022

    • 発明者名
      森昌史、松田マリック隆磨、村井啓一郎、森賀俊広
    • 権利者名
      徳島大学、一般財団法人電力中央研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2022-141433

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公開日: 2023-12-25  

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